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核酸疫苗做为第三代新型疫苗,从其研发效率,制备工艺,基因可操控性,诱导细胞免疫等多个方面均相对于传统疫苗具有显著的优势,因而在乙型肝炎,囊尾蝣病等多种感染性疾病的治疗上具有巨大潜力。然而,由于在多项大规模临床实验中治疗效果不佳,核酸疫苗的发展近年来受到很大限制,而如何提高人类体内免疫效力也成为了核酸疫苗发展中的核心问题。因此,研究宿主与核酸疫苗的相互作用,尤其是宿主对核酸疫苗活性的限制机制,可能成为寻求提高核酸疫苗免疫效力的有效策略并探索其应用前景的重要途径。近年来,随着模式识别相关理论的发展,宿主先天免疫系统对多种异源性物质的识别及防御机制已经逐步被揭示。核酸疫苗作为一种异源性胞外游离核酸,很可能成为宿主先天免疫识别的重要对象,而继发于先天免疫系统的激活,一系列清除作用,负向调控作用等宿主防御机制也可能对疫苗活性进行抑制甚至灭活。鉴于以上理论假设,本研究从核酸疫苗诱发的体内系统性反应入手,重点对疫苗受到先天免疫系统的清除及负反馈调节机制进行了以下研究：
1,本研究首先经过对本室前期核酸疫苗免疫小鼠后血清蛋白质组学数据的生物信息学分析,鉴定了血清淀粉样蛋白P(SAP),补体C3等蛋白上调为代表的血清急性时相反应(APR)是核酸疫苗免疫后血清的主要变化特征。本研究进一步在肝脏转录水平验证了(23,SAP,APOM基因,在肾脏转录水平验证了GPX3的表达上调,并通过血清蛋白水平研究验证,小鼠SAP蛋白在核酸疫苗免疫后24h-4周内在血清以较高浓度持续存在,证实了核酸疫苗免疫后诱导的急性时相反应。
为了探讨急性时相反应产生的原因,在排除了佐剂等因素的影响后,我们证实了该种反应可能与接种部位存在的持续炎症反应有关。而且进一步研究发现,诱导CTL为主的细胞免疫型抗原如荧光素酶核酸疫苗不能诱导长期持续的炎症反应,而诱导抗体生成为主的抗原如annexin B1核酸疫苗则可以诱导长期炎症,考虑为抗体介导的细胞杀伤及补体激活的影响。该研究证实了核酸疫苗免疫可以诱导注射局部和系统性的炎症反应,间接证实了核酸疫苗激活体内先天免疫系统的能力。
对于SAP与核酸疫苗的免疫效力的关系,我们首先通过疫苗接种组织的病理学研究证明了SAP在接种肌肉,引流淋巴结均有分布,并进一步证实了SAP可以与核酸疫苗高亲和力结合,进而介导其被单核细胞摄取。这种摄取是一种Fc受体介导的调理吞噬,并不能促进核酸疫苗的体内表达。综合上述理论,我们提出了SAP在小鼠急性时相反应和人类接种核酸疫苗中可能使得部分核酸疫苗被灭活,抑制其活性,是一种针对外源核酸物质的防御机制的假设。但是进一步研究也发现了SAP介导的核酸疫苗吞噬促进了单核细胞的激活和细胞因子产生,也证实了其与核酸疫苗的结合可能对疫苗诱导的先天免疫反应有一定影响。
2,核酸疫苗在SAP蛋白介导的单核细胞吞噬显著激活先天免疫的同时,也可以诱导小鼠树突状细胞内主要免疫抑制基因SOCS1的表达激活。因此,树突状细胞内SOCS1沉默可能是增强核酸疫苗Th1免疫活性,调整免疫反应平衡的有效机制。本研究进一步通过SOCS1干扰序列筛选,表达元件的设计,与核酸疫苗骨架的融合优化,最终获得了新型的携带SOCS1干扰元件的核酸疫苗,并利用乙肝核心抗原和囊尾蝣annexin B1抗原做为模型抗原上进行了小鼠体内实验,证实了携带SOCS1沉默元件的DNA疫苗可以增强HBc抗原诱导的Th1极化,诱导更强细胞免疫反应,但是对于体液免疫反应为主的annexin B1抗原没有显著的Th1极化效果,反而轻微增加了抗体水平。该研究证实了SOCS1沉默元件的Th1型佐剂属性,可以为胞内感染性疾病,肿瘤等细胞免疫依赖性疾病的治疗提供新的治疗性疫苗强化方案。
总之,本研究从核酸疫苗诱导的宿主系统性反应入手,对宿主先天免疫激活及其继发性反应进行了系统研究,证实了核酸疫苗免疫后诱导的局部及系统性炎症反应的存在,并重点探讨了SAP蛋白对核酸疫苗活性的影响及其重要意义,提出了SAP可能是限制人类核酸疫苗免疫效力的因素之一。最后,针对核酸疫苗激活先天免疫系统后诱导的免疫抑制,采用SOCS1干扰手段进行了应用性研究,为治疗性核酸疫苗提供了新的开发策略。